3.4. Цифрові системи мікропроцесорного управління з цифровими шинами передачі даних .(стор. )

Управління ТВ приймачів здійснюється або стаціонарно, або дистанційно вбудованим блоком . В обох випадках виконуються наступні функції:

• налаштування на обраний канал

• запом’ятовування налаштувань;

• управління регуляторами(яскравість, гучність);

• вивід необхідної інформації на дисплей або екран.

Блок місцевого, тобто розтошованого в ТВ управління, може здійснюватись автоматичний пошук ТВ радіоканалів і послідовне їх перебирання задля знаходження необхідної програми. Крім того можливе автоматичне виключення ТВ приймача через 5 хв. Після закінчення ТВ програми(при відсутності несучої частоти.)

3.5. Застосування в телевізорі схем обробки телевізійного сигналу, перетвореного з аналогового на цифровий .

Розглянемо узагальнену структурну схему пристрою обробки ТВ сигналу (рисунок 6.7). В аналогово-цифровому перетворювачі (АЦП) проводяться операції дискретизації, квантування і кодування, що розглядались раніше. Швидкість цифрового потоку ІКМ сигналу може бути достатньо високою, тому для забезпечення роботи процесора, що здійснює обробку сигналу в реальному масштабі часу, цей потік розподіляють на декілька паралельних каналів.

Рисунок 3.5.1– Структурна схема пристрою цифрової обробки ТВ сигналу

У кожному з них тактова частота нижче за тактову частоту перетвореного в АЦП сигналу і пропорційна числу каналів. Операція розпаралелювання цифрового потоку виконується в демультиплексорі (ДМ).

Процесор складається з запам'ятовуючого пристрою (ЗП), арифметичного пристрою (АП) і пристрою управління (ПУ), що узгоджує роботу складових частин процесора. Арифметичний пристрій, яким керує зазаданою програмою ПУ, реалізує спільно з ЗП заданий алгоритм оброб-

ки. Іншими словами, АП виконує цифрову фільтрацію сигналу. Сукуп-

ність ЗП і ПУ забезпечує необхідні часові перетворення сигналу. Ці перетворення пов'язані з вимогою узгодження в часі вхідного сигналу з процесом обробки, з необхідністю усунення часових спотворень у вхідному сигналі, зі всілякими завданнями, що виникають при створенні спецефектів, при синхронізації джерел сигналу та ін. Сигнали, що знімаються з паралельних каналів процесора, об'єднуються в один цифровий потік в мультиплексорі (М). При необхідності зворотного перетворення цифрового сигналу в аналоговий після мультиплексора включають цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП).

3. СПОТВОРЕННЯ ТЕЛЕВІЗІЙНОГО ЗОБРАЖЕННЯ.

4.1. Види спотворень телевізійного сигналу. (56-58) [1]

4.2. Вплив спотворень сигналу на якість зображення та звуку. Нормативи допустимих спотворень сигналу в телебаченні (68-71) [1].

5. Забезпечення багатостандартності і багатосистемності в телеприймачах.

5.1. Способи забезпечення в телебаченні багатостандартності та багатосистемності прийому. (стор.330-337) [1 ]

Електронний комутатор (Рис.1.1) первинного стандарту , tщо має число контактів, рівне числу елементів в рядку, розбиває рядок вхідного первинного стандарту на відповідне число послідовних дискретних значень. Кожен контакт комутатора первинного стандарту з'єднаний з конденсатором або іншим накопичувачем 2 і відповідним контактом комутатора вторинного стандарту 3.

Час одного циклу (повного обороту) комутатора t дорівнює тривалості рядка первинного стандарту, а цикл комутації другого комутатора дорівнює тривалості рядка вторинного стандарту. Принцип дії цього перетворювача заснований на накопиченні інформації одного рядка поелементно на накопичувачах, які запам'ятовують відлік, що надходить в момент замикання контакту, на весь період рядка першого стандарту з наступним зчитуванням цих відліків зі швидкістю другого стандарту.

При перетворенні растру з 625 рядків в растр з 525 рядками надлишкові рядки, а їх в даному випадку буде 100, виключаються шляхом вилучення з 625-рядкового растра кожного шостого рядка. При зворотному перетворенні (тобто 525 в 625 рядків) відсутнє число рядків заповнюється повторним відтворенням деяких рядків.

Електронне перетворення аналогових ТВ сигналів, що мають різні частоти кадрів, являє собою більш складну проблему. У цьому випадку перетворювач повинен бути здатний запам'ятати ТВ сигнал одного поля, що вимагає пристрою пам'яті з місткістю приблизно в 300 разів більше, ніж в перетворювачі рядків.

Рис. 5.1.1. Структурна схема перетворювача частоти рядків.

В якості елементів пам'яті використовувалися дискретні кварцові ультразвукові лінії затримки, магнітні пристрої пам'яті або лінії затримки з рухомим струмознімачем. Принцип дії перетворювача стандартів кадрової частоти полягає в повторенікожного п'ятогокадрудвічі або виключення кожного п'ятогокадру в залежності від параметрів перетворюваних стандартів (50 60 або 60 50).

Перетворювач параметрів сигналу в загальному

випадку складається з: АЦП, перетворюючого ТБ сигнал вхідного стандарту (стандарт 1) в цифрову форму; ЦПС, що складається з цифрової пам'яті, інтерполятора рядків і кадрів (руху) і пристроїв керування ними; ЦАП, що перетворює цифровий сигнал в аналоговий вихідного стандарту (стандарт 2). У табл.1.2.1показані параметри системи кольорового телебачення, які піддаються зміні при перетвореннях.

Таб.5.1.1. Параметри системи кольорового телебачення, які

піддаються зміні при перетвореннях

Параметр	Стандарт		Режим перетворень
	525/60	625/50	625/50 в 525/60	525/60 в 625/50
Частота Кадрів, Гц	60	50	Перетворення 5 в 6	Перетворен-ня 6 в 5
Число рядків в кадрі	525	625	Перетворення рядків 287 в 244; 7 в 6	Перетворе-ння рядків 240 в 290 ; 5 в 6
Активне число рядків	241,5	287,5
Період рядка, мкс	63,55	64
Тривалість Активної частини рядка, мкс	52,6	52	54 (648 елементів)	54 (648 елементів)
Система кольоро- вого телебачення	NTSC	PAL, SECAM	PAL, SECAM, NTSC	NTSC , PAL, SECAM

З таблиці видно, що в загальному випадку необхідно

перетворити не тільки параметри розкладання (число рядків, кадрів), але і систему кольорового телебачення.

Для зменшення обсягу цифрової пам'яті ЦПС будуються з

урахуванням обробки не повноготелевізійного рядка тривалістю 64 мкс, а тільки активної йогочастини.

Всі основні операції по перетворенню стандартів, по інтерполяції рядків і кадрів, по корекції сигналів здійснюються за допомогою пристроїв з великою ємністю цифрової пам'яті, яка є основним елементом ЦПС. Зазвичай в АЦП колірний сигнал дискредитується на потроєнії частоті під несучої при 256 рівнях квантування (8 біт на відлік). У цьому випадку цифровий потік виходить рівним 106 Мбіт / с, а період проходження імпульсів в потоці 9,4 нс. Звідси неважко підрахувати, що часовий інтервал тривалістю в одинТБрядок містить 6,8Кбіт. Отже, пристрій пам'яті для зберігання кадру зображення повиненволодіти інформаційною ємністю до 4,26 Мбіт.

Практична реалізація пристроїв пам'яті з більшою

швидкодією, що дозволяє працювати в реальному масштабі часу, і використання мікропроцесорів, які здійснюють інтерполяцію рядків і кадрів, дозволили в даний час перейти до ЦПС.

Як уже зазначалося, спряжіннячастот рядків і кадрів

при перетворенні стандартів розкладання зводиться до вилучення зайвих або додаванню відсутніх рядків і кадрів. Однак просте вилучення або звичайне повторне відтворення деяких рядків через рівні інтервали часу при формуванні ТВ кадру призводить до специфічних перекручувань, що характеризується порушенням безперервності суцільних похилих ліній (розрив) у переданому зображенні (рис.1.2.1).

Рис.5.1.2. Спотворення похилих лінії при перетворені рядків.

Розглянемо докладно виникнення цих спотворень і їх корекцію. На рис. 1.2.2.а суцільними лініями показані 9 рядків перетворюваного 625-рядкового

Рис.5.1.3. Спотворення передачі похилих ліній, перетворення частоти рядків і принцип інтерполяцій рядків.

вхідного кадру. На цих рядках представлено зображення похилої ліній сукупністю елементів А, Б, В, Г, ..., К, які для наочності на рис. 1.2.2а. показані у вигляді імпульсів. Штриховими лініями зображені рядки перетвореного 525-рядкового вихідного кадру. З цього малюнка видно, що місце розташування імпульсу А, що знаходиться на першому вхідному рядку, збігається з імпульсом А, відтворюваним на першому вихідному рядку. Однак з огляду на те, що положення другого вихідного рядка по вертикалі зміниться щодо другого рядка вхідного кадру (кількість рядків менше, відстань між рядками більше), імпульс Б відтворюється на вихідному рядку імпульсом б. Аналогічно будуть відтворені всі наступні імпульси. Оскільки кожниїшостийрядок виключається, імпульс Е, існуючий на шостий вхідному рядку, не буде відтворенийувихідному кадрі. Точки Ж, І, К,що лежачі на наступних рядках вихідного кадру, будуть відтворені рядками вихідного кадру аналогічно попереднім шести рядках. Звідси видно, що відтворениї вихідним стандартом зображення має геометричні спотворення у вигляді похилої лінії через кожні 5 рядків.

Геометричні спотворення, що виникають у результаті виключення або додавання частини рядків з кадру, можуть бути значно зменшені, якщо сигнал зображення кожного рядка і кадру вихідного стандарту буде містити інформацію попереднього і наступного рядків кадру вхідного стандарту. Цей процес називається інтерполяцією рядків і здійснюється шляхом формування сумарного сигналу від двох сусідніх рядків. Нове положення імпульсу на вихідний рядку обчислюється як зважена сума амплітуд імпульсів від двох найближчих рядків вхідного стандарту. Ваги визначаютьсявідстанями від інтерпольованогорядкавихідного стандарту і двома рядками вхідного стандарту, між якими лежить інтерпольованої рядок. На рис. 1.2.2бпоказаний той же випадок передачі зображення похилої лінії після інтерполяції. У цьому прикладі вихідниїрядок, не збігається по вертикалі з вхіднимрядком, буде нести інформацію потрібної амплітуди від двох сусідніх вхідних рядків. Як і впопередньому випадку, імпульс А, що лежить на першомувхідному рядку, збігається з імпульсом а на першомувихідномурядку. Однак вихіднийрядок 2,що лежить між другимі третімвхідними рядками,

на яких показані імпульси Б і В, буде відтворювати імпульси б і в відповідно. Амплітуда цих імпульсів буде визначатися відстанями Бб і Вв (обернено пропорційно цим відстаням). Аналогічно будуть відтворюватися імпульси у всіх наступних рядках. В результаті такого формування вихідного кадру значно зменшуються геометричні спотворення, викликані винятком або додаванням рядків растра.

У технічному відношенні найбільш складним є перетворення частоти полів, а витрати на його реалізацію складають 70% від загальної вартості перетворювача.

Розглянемо принцип дії перетворювача частоти полів в ЦПС. На рис.1.2.3а показані графіки, що пояснюють роботу перетворювача полів з частотами 50в 60 полів в секунду. Для цього використовуються три блоки пам'яті БП, кожен ємністю на одне телевізійне поле. Ці блоки пам'яті управляються за певним алгоритмом. Сигнали вхідного стандарту в блок пам'яті записуються послідовно; до першого блоку БП-1 - перше поле, у другій БП-2-друге поле, в третій БП-3 - третє поле, а далі знову - в перший блок пам'яті вже четверте поле і т.д. Зчитуванняздійснюється також послідовно з кожного блоку пам'яті зі швидкістю, що відповідає вихідному стандарту. В даному випадку необхідно за час передачі п'яти полів вхідного стандарту відтворити шість полів вихідного стандарту. Для цього друге поле вхідного стандарту відтворюється двічі: спочатку формується друге поле, а потім при повторному прочитуванні - третє поле вихідного стандарту. На рис. 1.2.3а показаниїрозподілу полів вхідного і вихідного стандартів.

На рис. 1.2.3б показані графіки, що пояснюють роботу перетворювача полів з частотами 60 в 50 полів в секунду. Аналогічно попередньому використовуються три блоки пам'яті, в які записуються послідовно поля вхідного стандарту. Зчитуванняздіїснюєтьсяз кожного блоку пам'яті зі швидкістю, що відповідає вихідному стандарту, для чого необхідно з 6 полів вхідного стандарту вилучити одне поле. Практично це здійснюється пропуском третього вхідного поля, записаного в блоці пам'яті БП-3. При

Рис.5.1.4. Принцип перетворення частоти полів.

перетворенні частоти полів 60 в 50 в секунду інформація з БП-1 і БП-2 зчитується і на вході формуються перше і друге поля вихідного стандарту, а третє поле отримуеться з четвертого поля вхідного стандарту і т.д. Блок управління пам'яттю здійснює зчитування сигналів з певною швидкістю,що забезпечуючи відповідне стискання або розширення періоду вихідного поля.

У випадку найбільш простого рішення, що полягає у виключенні кожного шостого вхідного поля і у відповідному продовженні попередніх п'яти полів, швидкість передачі руху в зображенні сповільнюється в 5 ... 6 рази, і при цьому виникне прискорениїпереривчастиї рух, стрибки з частотою 6 разів на секунду. Усунути ці недоліки дозволяє спосіб, заснований на інтерполяції руху.

Інтерполяція полів дозволяє згладити "посмикування" рухомих зображень, тому цей вид корекції називають іноді інтерполяцією рухів. В ЦПС інтерполяція поля вихідного стандарту проводиться шляхом зваженого усереднення сигналів двох найближчих до нього полів вхідного стандарту, записаних в блоки пам'яті.

На рис. 1.2.4представлено структурну схему цифрового перетворювача системи NTSC зі стандартом розкладання 525/60 в систему PAL або SECAM зі стандартом розкладання 625/50. Такий перетворювач використовується при передачі сигналів кольорового телебачення з американського континенту в Європу. Сигнал кольорового телебачення NTSCізстандартом розкладення525/60подається на АЦП, де перетворюється в цифрову форму з частотою дискретизації 10,7 МГц, що відповідаєтретій гармоніці піднесучоїNTSC.

У АЦП аналоговий сигнал піддається лінійному квантуванню на 256 рівнів. Квантовані значення сигналу виражаються восьмирозрядним паралельним двійковим кодом. Сигнал після АЦП подається на протязі тривалості першого поля на запам'ятовуючий пристрії ЗП-1, а протягом другого поля - в запам'ятовуючий пристрій ЗП-2. Надалі сигнал надходить на два канали в пристрої просторової фільтрації сигналу ППФС-1 і ППФС-2. У цих пристроях усувається перемежіння рядків через використання черезрядковості,

Рис.5.1.5. Електрична cтруктурна схема перетворювача NTSC в PAL, SECAM 525/60 в 625/50.

розділяються сигнали яскравості і кольоровості і демодулюється сигнал кольоровості для отримання кольрово різницевих сигналів Е'_І, і E'_Q. Для усунення перемежіння рядків застосовується інтерполяція трьох рядків суміжних полів. Сигнали яскравості і кольоровості розділяються методами цифрової фільтрації восьмирозрядних кодових слів, які визначають поточні відліки сигналу. В залежності від структури вживаного алгоритму обробки сигналу ікількостіоброблюванихвідліківзображення визначається форма просторових частотних характеристик. Надалі в пристрояхПВП-1 іПВП-2 триотриманіцифрові сигналиоб'єднуються в загальний цифровий потік шляхом ущільнення їх у часі.

Проблема перетворення телевізійних стандартів пов'язана з характером обробки сигналу кольорового зображення. Фаза колірної піднесучоїсигналу NTSC в кожномунаступномутелевізійномурядкузмінюється на 180 °. Таким чином, міжрядкова інтерполяція придатна для сигналу яскравості, адля сигналу колірної піднесучоїпризводить до помилок. Тому для здійснення правильної інтерполяції повного кольорового сигналу NTSC застосовуються просторові цифрові фільтри, за допомогою яких цифровий сигнал кольорового зображення розкладаєтьсяна окремі цифрові сигнали Е'_y, E'_Iі E'_Q, які мультиплексуютьсяв єдиний послідовнийцифровий сигнал. Таким чином, одному періоду колірної під несучої відповідають п'ять упорядкованих кодових слів (У,І, Y, Q, I).

Подальша обробка сигналу проводиться в двоканальному перетворювачі полів І1 і інтерполяторірухів, де перетворюються частоти полів 60 Гц в частоту нового стандарту 50 Гц. У інтерполяторіІ2 здійснюються перетворення рядків і їх інтерполяція. На цьому перетворення параметрів розкладання закінчується, і на виходіІ2 виходить цифровий сигнал, відповідний стандарту 625/50. У цифрових перетворювачах стандартів розкладання отримуєтьсянеобхіднечислорядків і кадрів і їх інтерполяція здійснюються відповідно до заданого алгоритмом.

Ущільнений цифровий сигнал в блоці тимчасового розділення БЧР знову перетвориться в три цифрових потокуи відповідних сигналам Е'_у, Е ' _і , E'_Q з тими ж параметрами паралельного коду, що і перед тимчасовим ущільненням. Складові цифрового сигналу кольорового телебачення виходять за допомогою гребінчастих або смугових фільтрів. Неповнийрозподіл сигналів яскравості і кольоровості призводить до спотворень кольорового зображення. Складові сигналу яскравості, що залишилися в сигналі кольоровості, будуть перетворені піднесучоючастотою і проявляться на зображенні у вигляді паразитної колірноїзавади. Тому при транскодуваннявисуваються підвищені вимоги до систем розподілу сигналів кольоровості і їх перетворенню. У ЦАП сигнали E'_R, Е'_і, E'_Qперетворюються в аналогові, і всі подальші перетворення виробляються з аналоговим сигналом. У матриці М з сигналів E'_R, Е'_і, E'_Qформуються сигнали основних кольорів E_R, Е_Gі Є_B. У коду.xjveпристрої (КП) перетворютьсясигнали основних кольорів в сигнали систем SECAM і PAL. Аналогічно (за невеликим винятком) здійснюється перетворення стандартів SECAM або PAL в NTSC.

Зазвичай цифрові перетворювачі стандартів формують також і введення в нього випробувальних сигналів, корекцію тимчасових спотворень і синхронізацію.

Процес транскодування сигналів кольорового телебачення при однакових стандартах розгортки зводиться до наступних основних операцій: а) поділ повного ТБ сигналу перетворюваної системи кольорового телебачення на складові сигнали яркравості і кольоровості; б) зміна частоти піднесучої сигналів кольоровості; в) зміна методу модуляції сигналів кольоровості; г ) додавання сигналу яскравості і сигналів кольоровості для отримання повного сигналу перетвореної системи кольорового телебачення.